JP2014083902A - 無線列車制御システムの地上装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信によって車上装置が自列車の位置を地上装置へ送信する列車制御システムにおいて、列車の在線検知を確実且つ安全に行えるようにする。
【解決手段】無線列車制御システムでは、車上装置から受信した車上位置信号をもとに、地上装置３０において、位置検知区間Ｓを単位とした在線検知を行う。地上装置３０が有する論理検知部２００では、車上装置からの車上位置信号が受信されなくなった場合にも、検知対象の位置検知区間Ｓに対応する軌道回路の軌道リレーによって、当該位置検知区間Ｓの在線／非在線をフェールセーフに検知する。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線列車制御システムの地上装置に関する。

列車の運行においては、事故発生の防止及び安全確保のため、信号機や軌道回路、転てつ機といった地上設備間に相互関係を持たせ、一定の順序で地上設備を動作させる連動制御が行われる。従来の連動制御は主に地上側の装置で実現・構成されており、連動制御の基礎となる列車の在線検知は軌道回路によって実施されていた。軌道回路によれば、在線及び非在線の両方を検知できるが、その設置や保守に手間や費用がかかるという問題があった。

一方、近年では、軌道回路を不要とし、車上装置で計測した列車位置情報を地上装置に無線通信することで、地上側で列車位置を検知して列車を制御するＣＢＴＣ（Communication Based Train Control）システムの開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１１６２１２号公報

しかしながら、ＣＢＴＣシステムにおける列車位置検知そのものは、原理的に軌道回路方式に比較して信頼性が低くなり得るという問題があった。すなわち、ＣＢＴＣシステムは、車上装置において正確な列車位置が検知されているとともに、列車位置が確実に地上側に伝達されていることが前提のいわゆる開電路方式（Normal Open）のシステムである。このため、例えば車上装置の故障等によって無線通信が途絶えた場合には在線検知ができず、また無線通信装置を搭載していない保守車両等の在線検知はできない。特に問題であるのは、軌道回路では可能であった“非在線”の検知ができないことである。つまり、ＣＢＴＣシステムにおける位置検知を軌道回路による在線検知に置き換えようとした場合、安全確保が実現されないという問題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無線通信によって車上装置が自列車の位置を地上装置へ送信する列車制御システムにおいて、列車の在線検知を確実且つ安全に行えるようにすることである。

上記課題を解決するための第１の発明は、
分岐区間に第１の軌道回路が設置された軌道上を走行する列車の車上装置（例えば、図１の車上装置１０）から車上位置信号を無線通信によって受信し、当該車上位置信号に基づいて列車制御を行う無線列車制御システムの地上装置（例えば、図３の地上装置３０）であって、
前記分岐区間に対応して設定された第１の位置検知区間（例えば、図２の位置検知区間５Ｓ，７Ｓ）の列車の存否を前記車上位置信号に基づいて判定する第１の列車存否判定手段（例えば、図３の車上信号受信部１１０）と、
前記第１の軌道回路の検知結果及び前記第１の列車存否判定手段の判定結果を用いて、前記分岐区間の在線を検知する第１の論理検知手段（例えば、図３の論理検知部２００）と、
前記第１の論理検知手段の検知結果を用いて前記分岐区間に係る転てつ機を転換させる制御を行う転換制御手段（例えば、図３の連動制御部１３０）と、
を備えた地上装置である。

この第１の発明によれば、車上装置から無線通信によって送信される車上位置信号を受信して列車制御を行う無線列車制御システムにおいて、車上位置信号に基づく列車の存否の判定結果、及び、軌道回路の検知結果に基づくことで、分岐区間の在線検知を確実且つ安全に行うことができる。そして、確実且つ安全になされた在線検知結果を用いて、分岐区間に係る転てつ機を安全に転換することができる。

また、第２の発明として、第１の発明の地上装置であって、
前記第１の論理検知手段は、１）前記車上位置信号に基づく列車位置が前記第１の位置検知区間内の場合に開成し、前記第１の位置検知区間外の場合に閉成する落下接点（例えば、図７の落下接点２ＳＲ）と、２）位置記憶リレーの復旧を保持する記憶保持用扛上接点（例えば、図７の扛上接点２ＳＭ）、及び、前記第１の軌道回路の検知結果が在線の場合に開成し、非在線の場合に閉成する扛上接点（例えば、図７の扛上接点２ＴＲ）が並列接続された並列回路とを、前記位置記憶リレー（例えば、図７の位置記憶リレー２ＳＭ）と直列接続して有する、
地上装置を構成しても良い。

また、第３の発明として、第１又は第２の発明の地上装置であって、
前記第１の位置検知区間を少なくとも含む区間に対する進路要求を受信する第１の進路要求受信手段（例えば、図３の処理部１００）と、
前記第１の論理検知手段の検知結果が非在線であり、且つ、前記第１の位置検知区間が解錠されている場合に、前記第１の進路要求受信手段の受信に応じて前記第１の位置検知区間を鎖錠する第１の鎖錠手段（例えば、図３の連動制御部１３０）と、
を更に備えた地上装置を構成しても良い。

この第３の発明によれば、列車の車上装置から、分岐区間を少なくとも含む区間に対する進路要求を受信すると、当該分岐区間が非在線且つ解錠されている場合に、当該分岐区間を鎖錠することができる。この分岐区間の鎖錠は、当該列車が進出し且つ非在線の場合に解錠される。従って、分岐区間の鎖錠／解錠を安全且つ確実に実行することができる。

また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明の地上装置であって、
前記軌道には前記分岐区間に挟まれた両方向運転区間が含まれ、当該両方向運転区間には第２の軌道回路が設置されており、
前記両方向運転区間に対応して設定された第２の位置検知区間（例えば、図２の位置検知区間６Ｓ）の列車の存否を前記車上位置信号に基づいて判定する第２の列車存否判定手段（例えば、図３の車上信号受信部１１０）と、
前記第２の軌道回路の検知結果及び前記第２の列車存否判定手段の判定結果を用いて、前記両方向運転区間の在線を検知する第２の論理検知手段（例えば、図３の論理検知部２００）と、
前記第２の位置検知区間を少なくとも含む区間に対する進路要求を受信する第２の進路要求受信手段（例えば、図３の処理部１００）と、
前記第２の論理検知手段の検知結果が非在線であり、且つ、前記第２の位置検知区間が解錠されている場合に、前記第２の進路要求受信手段の受信に応じて前記第２の位置検知区間を所定方向に鎖錠する第２の鎖錠手段（例えば、図３の連動制御部１３０）と、
を更に備えた地上装置を構成しても良い。

この第４の発明によれば、車上装置から、分岐区間に挟まれた両方向運転区間を少なくとも含む区間に対する進路要求を受信すると、当該両方向運転区間が非在線且つ解錠されている場合に、当該両方向運転区間を所定方向に鎖錠することができる。この両方向運転区間の鎖錠は、当該列車が進出し且つ非在線の場合に解錠される。従って、両方向運転区間の鎖錠／解錠を安全且つ確実に実行することができる。

また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の地上装置であって、
前記分岐区間の分岐先となる複数の軌道にはそれぞれ第３の軌道回路が設置され、
前記車上位置信号には当該列車の走行軌道の識別情報が含まれており、
前記車上位置信号に含まれる当該列車の走行軌道の識別情報に基づいて当該列車の走行軌道を管理する走行軌道管理手段であって、前記車上位置信号に基づく列車位置が前記第３の軌道回路の設置位置（例えば、図２の位置検知区間２Ｓ，４Ｓ，８Ｓ，１０Ｓ）となった列車の走行軌道を、当該第３の軌道回路の検知結果に基づいて確認する手段を有する走行軌道管理手段（例えば、図３の走行軌道管理部１４０）、
を更に備えた地上装置を構成しても良い。

車軸に取り付けられた速度発電機が検出する回転数の計測値にもとづいて車上位置信号が算出される場合、地上側では、分岐器により進路が分かれるときに経路が特定できない等、車上位置信号を発信した列車が走行している軌道を確認できない場合が起こり得る。特に、分岐区間の進出を確実に判定するためには、走行軌道を確認することも重要である。この第５の発明によれば、車上位置信号に基づく列車位置が、分岐区間の分岐先の軌道に設置された第３の軌道回路上となった場合に、当該第３の軌道回路の検知結果に基づいて、当該列車の走行軌道が正しいことを地上側で確認することができる。

無線列車制御システムの構成図。 位置検知区間の設定例。 地上装置の構成図。 列車位置情報のデータ構成例。 軌道回路在線情報のデータ構成例。 区間構成情報のデータ構成例。 論理検知部の回路構成図。 論理検知部の動作説明図。 在線検知情報のデータ構成例。 転てつ機鎖錠情報のデータ構成例。 進路鎖錠情報のデータ構成例。 列車制御処理のフローチャート。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。

［システム構成］
図１は、本実施形態の無線列車制御システム１の構成図である。この無線列車制御システム１は、軌道Ｒを走行する列車２０に搭載される車上装置１０と、地上装置３０とを備えて構成される。車上装置１０と地上装置３０とは、所与の無線通信回線を介した無線通信が可能となっている。

ここで、無線通信回線は、図１に破線で示すように、その通信エリアが連続して軌道Ｒを含むように設置された複数の無線基地局４４で構成されることとしても良いし、或いは、軌道Ｒに沿って敷設されたループアンテナや漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ）によって構成することとしても良い。

また、軌道Ｒには、線路を分割した軌道回路検知区間Ｔそれぞれに軌道回路が設置され、各軌道回路の境界には、地上装置３０の制御に従って軌道回路信号を軌道回路と送受信する送受信器４２が接続されている。軌道回路は、軌道Ｒの左右のレールが列車２０の鉄輪及び車軸によって短絡されることで列車を検知する仕組みになっている。

車上装置１０は、自列車の列車ＩＤや列車位置、走行軌道情報等を含む車上位置信号を地上装置３０へ送信する。列車位置は、例えば、車軸に取り付けられた速度発電機が検出する回転数の計測値をもとに算出する。更に、軌道Ｒに沿って設置された位置補正用の地上子の通過時に、当該地上子と無線通信を行うことで当該地上子の設置位置（絶対位置）を取得し、これによって列車位置を補正する。また、走行軌道情報は、当該列車の走行区間に関する情報であり、進行方向（上り／下りの別）や、停車駅及び停車番線（ホーム）等を含む。

地上装置３０は、例えば中央司令所に設置され、車上装置１０との無線通信を行うことで各列車の運行を制御する。具体的には、車上装置１０から受信した車上位置信号をもとに、位置検知区間Ｓを単位とした列車の位置検知を行う。そして、検知した各列車の位置をもとに、転てつ機４８や信号機４６に相互関係を持たせて列車進路を構成する連動制御を行う。なお、各転てつ機４８での実際の転換動作は、それぞれに対応する転てつ機制御装置４９が駆動制御し、各信号機４６の現示は、それぞれに対応する信号機制御装置４７が変更制御する。地上装置３０は、連動制御において、各転てつ機制御装置４９及び各信号機制御装置４７に制御信号を送信することで各転てつ機４８の転換及び各信号機４６の現示を制御する。

更に、地上装置３０は、検知した各列車の位置に基づいて各列車に速度照査パターンの指示等を送信して、各列車を制御する。また、地上装置３０は、各送受信器４２と軌道回路信号の送受信を行うことで、軌道回路検知区間Ｔを単位とした列車の在線／非在線の検知を行うこともできる。

本実施形態においては、説明の簡明化のため、路線は単線として図示・説明する。しかし、これは勿論一例であって、複線の上り線／下り線のそれぞれに本発明を適用することも可能であるし、複々線の路線等に本発明を適用することも可能である。

［位置検知区間の設定］
図２は、位置検知区間の設定の説明図である。本実施形態の無線列車制御システム１は、閑散線区等の単線区間に適用される。図２に示すように、各駅には、上り方向の列車と下り方向の列車とがすれ違うための上り線（上り線ホーム）及び下り線（下り線ホーム）が設けられている。

そして、位置検知区間Ｓが次のように設定されている。すなわち、各駅において、上り番線及び下り番線に分岐する分岐器を含む分岐区間（てっ査区間）それぞれが、位置検知区間Ｓ（５Ｓ、７Ｓ）として設定されている。また、この分岐区間に挟まれた両方向走行区間が、位置検知区間Ｓ（６Ｓ）として設定されている。また、分岐区間の分岐先となる複数の軌道それぞれに、列車の走行軌道を確認するための走行軌道確認区間として位置検知区間Ｓ（２Ｓ，４Ｓ，８Ｓ，１０Ｓ）が設定されている。また、各駅の上下線それぞれにおいて、走行軌道確認区間に挟まれた停止位置を含む区間が、位置検知区間Ｓ（１Ｓ，３Ｓ，９Ｓ，１１Ｓ）として設定されている。そして、位置検知区間Ｓそれぞれに対応するように、軌道回路が設置されている。

［地上装置の構成］
図３は、地上装置３０の構成図である。図３によれば、地上装置３０は、処理部１００と、記憶部３００とを有する。なお、本実施形態は各列車の位置検知及び連動制御が主な特徴であり、検知した列車位置に基づく各列車に対する走行制御については、従来技術を適用可能であるため説明を省略する。

処理部１００は、例えばＣＰＵやＤＳＰ等の演算装置で実現され、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ、車上装置１０や送受信器４２からの受信データ等に基づいて、地上装置３０の全体制御を行う。また、本実施形態では、処理部１００は、車上信号受信部１１０と、軌道回路信号受信部１２０と、論理検知部２００と、連動制御部１３０と、走行軌道管理部１４０とを有する。

車上信号受信部１１０は、位置検知区間ｎＳ（ｎ＝１，２，・・）それぞれに対応する位置検知リレーｎＳＲを有する。そして、車上装置１０から受信した車上位置信号をもとに、位置検知区間Ｓを単位として各列車の位置を判断し、列車位置を含むと判断した位置検知区間Ｓに対応する位置記憶リレーｎＳＭを動作させる。

車上信号受信部１１０による列車位置の検知結果は、列車位置情報３３０として記憶される。図４は、列車位置情報３３０のデータ構成の一例を示す図である。図４によれば、列車位置情報３３０は、列車ＩＤ３３１毎に、列車位置３３２を対応付けて格納している。

軌道回路信号受信部１２０は、軌道回路検知区間Ｔそれぞれに対応する軌道リレーｎＴＲを有する。そして、送受信器４２から受信した軌道回路信号をもとに、軌道回路検知区間Ｔを単位として列車の在線／非在線を判断し、在線と判断した軌道回路検知区間Ｔに対応する軌道リレーｎＴＲを動作させる。

軌道回路信号受信部１２０による在線／非在線の判断結果は、軌道回路在線情報３４０として記憶される。図５は、軌道回路在線情報３４０のデータ構成の一例を示す図である。図５によれば、軌道回路在線情報３４０は、軌道回路検知区間３４１毎に、在線／非在線を示す在線情報３４２を対応付けて格納している。

位置検知区間Ｓ毎の設定情報については区間構成情報３２０として定められている。図６は、区間構成情報３２０のデータ構成の一例を示す図である。図６によれば、区間構成情報３２０は、位置検知区間３２１それぞれに、始端位置３２２と、終端位置３２３と、進行方向３２４と、区間種別３２５と、設置された軌道回路検知区間３２６とを対応付けて格納している。なお、本実施形態では、１つの軌道回路検知区間Ｔに１つの位置検知区間Ｓが対応することとして説明するが、１つの軌道回路検知区間Ｔに１以上の位置検知区間Ｓを含めるように構成してもよい。

論理検知部２００は、位置検知区間Ｓそれぞれに対応して設けられ、位置検知リレーｎＳＲ及び軌道リレーｎＴＲの動作状態をもとに、対応する位置検知区間Ｓにおける在線／非在線を検知する。

図７は、論理検知部２００の回路構成図である。なお、図７においては、論理検知部２００はリレーによって構成されることとしたが、デジタル信号処理による電子回路を用いて実現されることにしても良い。また、図７では、具体例として、位置検知区間２Ｓに対応する論理検知部２００の回路構成を示している。この位置検知区間２Ｓの手前方（進入側）には位置検知区間１Ｓが隣接し、前方（進出側）には位置検知区間３Ｓが隣接している。また、位置検知区間２Ｓに対応する軌道回路検知区間は２Ｔである。

論理検知部２００は、電源端子２０２と出力端子２０４との間に、１）検知対象の位置検知区間２Ｓの位置検知リレー２ＳＲの落下接点２ＳＲと、２）位置記憶リレー２ＳＭの扛上接点２ＳＭ、前方の位置検知区間３Ｓの位置検知リレー３ＳＲの扛上接点３ＳＲ、検知対象の位置検知区間２Ｓに対応する軌道回路検知区間２Ｔの軌道リレー２ＴＲの扛上接点２ＴＲ、及び、手前方の位置検知区間１Ｓの位置検知リレー１ＳＲの扛上接点１ＳＲが並列接続された並列回路と、が直列接続されて構成されている。更に、出力端子２０４には位置記憶リレー２ＳＭが接続されている。なお、位置検知区間Ｓと軌道回路検知区間Ｔとが１対１に対応しているため、位置検知区間２Ｓから位置検知区間３Ｓへの列車の進出は、軌道回路検知区間２Ｔからの列車の進出に相当する。

論理検知部２００は、出力端子２０４に接続されている位置記憶リレー２ＳＭの動作／復旧によって、検知対象の位置検知区間２Ｓの非在線／在線を決定する。

なお、論理検知部２００の回路構成は一例であり、更なる接点を追加しても良いことは勿論である。例えば、軌道回路検知区間Ｔへのチェックイン、チェックアウトの信号に基づき動作する接点を、２）並列回路に更に並列接続させることとしても良い。

（Ａ）通常時の動作
図８は、通常時における論理検知部２００の動作の説明図である。図８では、具体例として、図７に示した位置検知区間２Ｓに対応する論理検知部２００の動作を示している。また、右方向を列車の進行方向として、上から順に、列車の位置と、車上位置検知条件となる位置検知リレー１ＳＲ，２ＳＲ，３ＳＲの動作状態と、位置記憶リレー２ＳＭの動作状態と、軌道回路条件となる軌道リレー２ＴＲの動作状態と、を示している。リレーの動作状態は、「Ｈ」が動作、「Ｌ」が復旧を示している。

先ず、列車が位置検知区間１Ｓに位置している状態では（ａ）、位置検知リレー１ＳＲ、及び、軌道リレー２ＴＲは動作し、位置検知リレー２ＳＲ，３ＳＲは復旧している。つまり、扛上接点１ＳＲ，２ＴＲ、及び、落下接点２ＳＲは閉成し、扛上接点３ＳＲは開成している。従って、電源端子２０２と出力端子２０４との間が導通し、位置記憶リレー２ＳＭは動作して非在線を出力する。また、扛上接点２ＳＭは閉成する。

次いで、列車が位置検知区間２Ｓに進入すると（ｂ）、位置検知リレー２ＳＲが動作して落下接点２ＳＲが開成する。これにより、電源端子２０２と出力端子２０４との間が断絶し、位置記憶リレー２ＳＭが復旧して在線を出力する。また、扛上接点２ＳＭが開成する。なおこのとき、位置検知リレー１ＳＲは動作しており、扛上接点１ＳＲは閉成している。また、位置検知リレー３ＳＲは復旧しており、扛上接点３ＳＲは開成している。また、軌道リレー２ＴＲは復旧し、扛上接点２ＴＲは開成する。

続いて、列車が、位置検知区間１Ｓから完全に進出して位置検知区間２Ｓに進入すると（ｃ）、位置検知リレー１ＳＲが復旧して扛上接点１ＳＲが開成する。しかし、位置検知リレー２ＳＲは動作しており、落下接点２ＳＲは開成のままである。従って、位置記憶リレー２ＳＭは復旧のままであり、在線を出力している。なおこのとき、位置検知リレー３ＳＲ、及び、軌道リレー２ＴＲは復旧しており、扛上接点３ＳＲ，２ＴＲは開成している。

その後、列車が位置検知区間３Ｓに進入すると（ｄ）、位置検知リレー３ＳＲが動作し、扛上接点３ＳＲが閉成する。しかし、位置検知リレー２ＳＲは動作しており、落下接点２ＳＲは開成のままである。従って、位置記憶リレー２ＳＭが復旧のままであり、在線を出力している。

そして、列車が、位置検知区間２Ｓから完全に進出すると（ｅ）、位置検知リレー２ＳＲが復旧して、落下接点２ＳＲが閉成する。従って、電源端子２０２と出力端子２０４とが導通し、位置記憶リレー２ＳＭが動作して非在線を出力する。また、扛上接点２ＳＭは閉成する。また、軌道リレー２ＴＲが動作して扛上接点２ＴＲが閉成する。

（Ｂ）車上装置の故障時の動作
停電や故障等によって、列車からの車上位置信号が受信されなくなった場合について説明する。列車が位置検知区間２Ｓに位置する状態で（図８の（ｃ））、当該列車からの車上位置信号が受信されなくなった場合を考える。以下、この列車を「故障列車」という。この場合、位置検知リレー２ＳＲが復旧して落下接点２ＳＲが閉成となる。しかし、扛上接点２ＳＭ，１ＳＲ，３ＳＲ，２ＴＲの全てが開成していることから、位置記憶リレー２ＳＭは動作せずに復旧のままであり、扛上接点２ＳＭは開成のままである。従って、在線が保持される。

次いで、車上位置信号が受信されない状態のまま、故障列車が位置検知区間３Ｓに進入し始めると（図８の（ｄ））、位置検知リレー３ＳＲは依然として動作せずに復旧のままであるため、扛上接点３ＳＲは開成のままである。従って位置記憶リレー２ＳＭは復旧のままであり、位置検知区間２Ｓの在線が保持される。

続いて、車上位置信号が受信されないまま、故障列車が位置検知区間２Ｓから完全に進出すると（図８の（ｅ））、位置検知区間２Ｓに対応する軌道回路検知区間２Ｔの軌道リレー２ＴＲが動作して扛上接点２ＴＲが閉成となることで、位置記憶リレー２ＳＭが動作し、位置検知区間２Ｓは非在線となる。このとき、扛上接点２ＳＭが閉成する。

このように、列車が存在するが、車上装置１０の故障等によって車上位置信号が受信されなくなった場合、位置検知リレー２ＳＲが復旧してしまうが、位置記憶リレー２ＳＭの扛上接点２ＳＭが開成となっている他、扛上接点１ＳＲ，３ＳＲ，２ＴＲも開成となっていることで、在線の出力が保持される。そして、故障列車が位置検知区間２Ｓを完全に進出した時点で、この位置検知区間２Ｓに対応する軌道回路検知区間２Ｔの軌道リレー２ＴＲが動作して扛上接点２ＴＲが閉成することで、位置記憶リレー２ＳＭが動作して位置検知区間２Ｓの非在線を出力する。従って、論理検知部２００によって、検知対象の位置検知区間Ｓ内に故障列車が存在するとしても、その故障列車が当該位置検知区間Ｓを含む軌道回路検知区間Ｔ内に存在する限り、当該位置検知区間Ｓを在線として出力・保持する。そして、その故障列車が当該位置検知区間Ｓを含む軌道回路検知区間Ｔから進出すると、当該位置検知区間Ｓを非在線と検知する。

（Ｃ）電源投入直後の動作
例えば営業日の始発前の時点等の地上装置３０の電源投入直後における論理検知部２００の動作について説明する。電源投入前の状態としては、位置検知リレー１ＳＲ，２ＳＲ，３ＳＲ、位置記憶リレー２ＳＭ、及び、軌道リレー２ＴＲの全てのリレーが復旧している。つまり、落下接点２ＳＲは閉成し、扛上接点１ＳＲ，３ＳＲ，２ＳＭ，２ＴＲは、全て開成となっている。そして、この初期状態から電源投入した時の動作を考える。

すなわち、位置検知区間２Ｓに列車が存在しない場合には、軌道リレー２ＴＲが動作して扛上接点２ＴＲが閉成する。従って、電源端子２０２と出力端子２０４とが導通し、位置記憶リレー２ＳＭが動作して非在線を出力する。また、扛上接点２ＳＭが閉成する。

例えば、列車が位置検知区間１Ｓに存在するが位置検知区間２Ｓ，３Ｓに存在しない場合には、位置検知リレー２ＳＲが復旧して落下接点２ＳＲが閉成するとともに、位置検知リレー１ＳＲ、及び、軌道リレー２ＴＲが動作して扛上接点１ＳＲ，２ＴＲが閉成する。従って、電源端子２０２と出力端子２０４とが導通して位置記憶リレー２ＳＭが動作して非在線を出力する。また、扛上接点２ＳＭが閉成する。

また、列車が位置検知区間３Ｓに存在するが位置検知区間１Ｓ，２Ｓに存在しない場合には、位置検知区間１Ｓに存在するが位置検知区間２Ｓ，３Ｓに存在しない場合と同様に、位置検知リレー３ＳＲ、及び、軌道リレー２ＴＲが動作して、扛上接点３ＳＲ，２ＴＲが閉成し、位置記憶リレー２ＳＭが動作して非在線を出力する。

また、列車が位置検知区間２Ｓに存在する場合には、位置検知リレー２ＳＲが動作して落下接点２ＳＲが開成する。従って、位置記憶リレー２ＳＭが復旧のままとなって在線を出力する。

このように、電源投入直後においても、検知対象の位置検知区間Ｓでの列車の在線を正しく検知することができる。

本実施形態の論理検知部２００によれば、検知対象の位置検知区間Ｓに列車が存在している場合、車上装置１０の故障等によって車上位置信号が受信されない場合や電源投入直後においても、在線を出力する。そして、検知対象の位置検知区間Ｓを含む軌道回路検知区間Ｔの非在線が検知されることによって、確実に位置検知区間Ｓの非在線が出力される。

なお、在線検知においては、フェールセーフの原則から非在線の検知が重要である。すなわち、実際には列車が存在しているのに非在線として検知することは、絶対に避けなければならない。逆に、システムの故障等により、実際には列車が存在していなくとも在線と検知することは許容される。安全側の動作だからである。

論理検知部２００による在線／非在線の判断結果は、在線検知情報３５０として記憶される。図９は、在線検知情報３５０のデータ構成の一例を示す図である。図９によれば、在線検知情報３５０は、位置検知区間３５１それぞれに、在線／非在線を示す在線情報３５２を対応付けて格納している。

連動制御部１３０は、位置検知区間Ｓそれぞれを１つの閉そく区間とした進路構成を行って連動制御を実行する。連動制御部１３０の機能は、例えば、鉄道に関する技術上の基準を定める省令の第５６の解釈基準の第４項に記載された、（１）てっ査鎖錠、（２）進路鎖錠又は進路区分鎖錠、（３）接近鎖錠又は保留鎖錠、（４）信号制御の機能を有する。ただし、本実施形態では、これらのうち、代表しててっ査鎖錠及び進路鎖錠を中心に説明するが、他の機能も実現できることは、本明細書に触れた当業者であれば理解可能である。

具体的に連動制御部１３０の機能を説明する。地上装置３０が進路要求部１２から進路要求を受信すると、連動制御部１３０が進路構成を行う。すなわち、要求経路に関係する全ての位置検知区間Ｓの在線状態を判断する。そして、列車が非在線で鎖錠されていない転てつ機４８については、定められた方向へ転換させる制御を行い、鎖錠する。鎖錠されている転てつ機４８については、解錠されるまで待機し、解錠された後に所定方向へ転換させる制御を行い、鎖錠する。要求経路に関係する全ての転てつ機４８の鎖錠が完了すると、続いて進路鎖錠を行う。

なお、進路要求部１２は車上装置１０が具備することとするが、駅装置等に進路要求部１２を内蔵させ、車上装置１０からの信号に基づいて駅装置が進路要求を発することとしても良い。この場合、地上措置３０内に進路要求部１２が有ることになる。

すなわち、要求経路を構成する全ての位置検知区間Ｓそれぞれについて、鎖錠有無及び在線状態を判断する。在線状態は、在線検知情報３５０を参照して判断する。そして、鎖錠されておらず、且つ非在線の位置検知区間Ｓについては、鎖錠する。このとき、必要であれば、信号機４６の現示を変更制御する。鎖錠されている、或いは、在線となっている位置検知区間Ｓについては、解錠されるまで、或いは、非在線となるまで待機し、解錠され且つ非在線となった後に鎖錠する。

要求経路に関係する全ての転てつ機４８の鎖錠が完了し、且つ、要求経路を構成する全ての位置検知区間Ｓの鎖錠が完了すると、進路構成が完了したと判断して、進路開通を確定する。

ここで、転てつ機４８の鎖錠に関しては、転てつ機鎖錠情報３６０として記憶され、位置検知区間Ｓの鎖錠に関しては、進路鎖錠情報３７０として記憶されている。

図１０は、転てつ機鎖錠情報３６０のデータ構成の一例を示す図である。図１０によれば、転てつ機鎖錠情報３６０は、転てつ機ＩＤ３６１毎に、定位／反位の転てつ機の鎖錠の向きを示す鎖錠情報３６２を対応付けて格納している。鎖錠情報３６２が格納されていない転てつ機ＩＤ３６１は、解錠されていることを示す。

図１１は、進路鎖錠情報３７０のデータ構成の一例を示す図である。図１１によれば、進路鎖錠情報３７０は、位置検知区間３７１毎に、鎖錠された進路名を示す鎖錠情報ＩＤ３７２を対応付けて格納している。鎖錠情報３７２が格納されていない位置検知区間３７１は、解錠されていることを示す。

走行軌道管理部１４０は、走行軌道確認区間である位置検知区間Ｓに列車が進入すると、当該列車から受信した車上位置信号に含まれる走行軌道情報をもとに、当該列車の走行軌道を確認する。具体的には、列車から受信した車上位置信号に含まれる列車位置（走行距離）や走行軌道情報（進行方向や停車駅、停車番線等）をもとに、当該列車が走行軌道確認区間へ進入したか否かを判断する。走行軌道確認区間への進入を判断すると、軌道回路在線情報３４０を参照して、進入したと判断される走行軌道確認区間に対応する軌道回路検知区間Ｔが在線となっているか否かを判断する。在線となっているならば正常と判断し、非在線となっているならば、異常発生と判断して所定の異常報知を行う。

記憶部３００は、ＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置で実現され、処理部１００が地上装置３０を統合的に制御するためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部１００の作業領域として用いられ、処理部１００が実行した演算結果や、車上装置１０からの受信データ等が一時的に格納される。本実施形態では、記憶部３００には、列車制御プログラム３１０と、区間構成情報３２０と、列車位置情報３３０と、軌道回路在線情報３４０と、在線検知情報３５０と、転てつ機鎖錠情報３６０と、進路鎖錠情報３７０とが記憶される。

［処理の流れ］
図１２は、地上装置３０において実行される列車処理を説明するフローチャートである。この処理は、処理部１００が列車制御プログラム３１０を実行することで実現される。なお、本実施形態の特徴である連動制御に関する処理のみを示している。

進路要求部１２から進路要求を受信したならば（ステップＡ１：ＹＥＳ）、連動制御部１３０が、要求経路の進路に関係する転てつ機４８の転換方向、及び、進路内の各位置検知区間Ｓの列車在線の有無を判断する。転てつ機４８が設置された位置検知区間Ｓの列車が非在線の場合には（ステップＡ３：ＹＥＳ）、転てつ機４８の転換・鎖錠を行って、要求経路の進路構成を行う（ステップＡ５）。次いで、要求経路の進路鎖錠を行う（ステップＡ７）。すなわち、全ての位置検知区間Ｓの列車が非在線となった段階で走行方向を鎖錠する。要求経路の進路構成及び進路鎖錠が完了して進路構成条件が満たされたならば（ステップＡ９：ＹＥＳ）、進路開通を確定する（ステップＡ１１）。

［作用効果］
このように、本実施形態の無線列車制御システム１では、車上装置１０から受信した車上位置信号をもとに、地上装置３０において、位置検知区間Ｓを単位とした在線検知を行う。地上装置３０が有する論理検知部２００では、車上装置１０からの車上位置信号が受信されなくなった場合にも、検知対象の位置検知区間Ｓに対応する軌道回路の軌道リレーによって、当該位置検知区間Ｓの在線／非在線をフェールセーフに検知することができる。そして、この論理検知部２００の在線検知結果を用いて、安全な連動制御が実現される。

具体的には、例えば、分岐器を含む分岐区間の在線／非在線を確実且つ安全に検知できることから、この分岐区間に列車が在線している状態での分岐器の転換を防止できる。
更に、論理検知部２００の在線検知結果を用いた連動制御として、対向進路の設定や進路鎖錠、接近鎖錠及び保留鎖錠、信号制御を行うことができる。

また、車上位置信号に含まれる列車位置が車軸に取り付けられた速度発電機が検出する回転数の計測値にもとづいて算出される場合、地上側では、分岐器により進路が分かれるときに経路が特定できない等、車上位置信号を発信した列車が走行している軌道を確認できない事態が起こり得る。特に、分岐区間の進出を確実に判定するためには、走行軌道を確認することも重要である。本実施形態によれば、車上位置信号に基づく列車位置が、分岐区間の分岐先である走行軌道確認区間となった場合に、その走行軌道確認区間の軌道回路の検知結果に基づいて、当該列車の走行軌道が正しいことを地上側で確認することができる。誤って異なる軌道を走行している場合には、異常と判定され、例えば緊急停止等の措置が執られる。

なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

１ 無線列車制御システム
１０ 車上装置
３０ 地上装置
１００ 処理部
１１０ 車上信号受信部、ｎＳＲ 位置検知リレー
１２０ 軌道回路信号受信部、ｎＴＲ 軌道リレー
１３０ 連動制御部、１４０ 走行軌道管理部
２００ 論理検知部
３００ 記憶部
３１０ 列車制御プログラム、３２０ 区間構成情報
３３０ 列車位置情報、３４０ 軌道回路在線情報、３５０ 在線検知情報
３６０ 転てつ機鎖錠情報、３７０ 進路鎖錠情報
ｎＳ 位置検知区間、ｎＴ 軌道回路検知区間
Ｒ 軌道
２０ 列車
４２ 送受信器
４４ 無線基地局
４６ 信号機、４７ 信号機制御装置
４８ 転てつ機、４９ 転てつ機制御装置

車上信号受信部１１０は、位置検知区間ｎＳ（ｎ＝１，２，・・）それぞれに対応する位置検知リレーｎＳＲを有する。そして、車上装置１０から受信した車上位置信号をもとに、位置検知区間Ｓを単位として各列車の位置を判断し、列車位置を含むと判断した位置検知区間Ｓに対応する位置検知リレーｎＳＲを動作させる。

Claims (5)

1. 分岐区間に第１の軌道回路が設置された軌道上を走行する列車の車上装置から車上位置信号を無線通信によって受信し、当該車上位置信号に基づいて列車制御を行う無線列車制御システムの地上装置であって、
   前記分岐区間に対応して設定された第１の位置検知区間の列車の存否を前記車上位置信号に基づいて判定する第１の列車存否判定手段と、
   前記第１の軌道回路の検知結果及び前記第１の列車存否判定手段の判定結果を用いて、前記分岐区間の在線を検知する第１の論理検知手段と、
   前記第１の論理検知手段の検知結果を用いて前記分岐区間に係る転てつ機を転換させる制御を行う転換制御手段と、
   を備えた地上装置。
2. 前記第１の論理検知手段は、１）前記車上位置信号に基づく列車位置が前記第１の位置検知区間内の場合に開成し、前記第１の位置検知区間外の場合に閉成する落下接点と、２）位置記憶リレーの復旧を保持する記憶保持用扛上接点、及び、前記第１の軌道回路の検知結果が在線の場合に開成し、非在線の場合に閉成する扛上接点が並列接続された並列回路とを、前記位置記憶リレーと直列接続して有する、
   請求項１に記載の地上装置。
3. 前記第１の位置検知区間を少なくとも含む区間に対する進路要求を受信する第１の進路要求受信手段と、
   前記第１の論理検知手段の検知結果が非在線であり、且つ、前記第１の位置検知区間が解錠されている場合に、前記第１の進路要求受信手段の受信に応じて前記第１の位置検知区間を鎖錠する第１の鎖錠手段と、
   を更に備えた請求項１又は２に記載の地上装置。
4. 前記軌道には前記分岐区間に挟まれた両方向運転区間が含まれ、当該両方向運転区間には第２の軌道回路が設置されており、
   前記両方向運転区間に対応して設定された第２の位置検知区間の列車の存否を前記車上位置信号に基づいて判定する第２の列車存否判定手段と、
   前記第２の軌道回路の検知結果及び前記第２の列車存否判定手段の判定結果を用いて、前記両方向運転区間の在線を検知する第２の論理検知手段と、
   前記第２の位置検知区間を少なくとも含む区間に対する進路要求を受信する第２の進路要求受信手段と、
   前記第２の論理検知手段の検知結果が非在線であり、且つ、前記第２の位置検知区間が解錠されている場合に、前記第２の進路要求受信手段の受信に応じて前記第２の位置検知区間を所定方向に鎖錠する第２の鎖錠手段と、
   を更に備えた請求項１〜３の何れか一項に記載の地上装置。
5. 前記分岐区間の分岐先となる複数の軌道にはそれぞれ第３の軌道回路が設置され、
   前記車上位置信号には当該列車の走行軌道の識別情報が含まれており、
   前記車上位置信号に含まれる当該列車の走行軌道の識別情報に基づいて当該列車の走行軌道を管理する走行軌道管理手段であって、前記車上位置信号に基づく列車位置が前記第３の軌道回路の設置位置となった列車の走行軌道を、当該第３の軌道回路の検知結果に基づいて確認する手段を有する走行軌道管理手段、
   を更に備えた請求項１〜４の何れか一項に記載の地上装置。

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